黃繼川,彭智平,徐培智,涂玉婷,楊林香,吳雪娜,林志軍
(廣東省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510640)
沼液稻田消解對水稻生產(chǎn)、土壤肥力及環(huán)境安全的影響
黃繼川,彭智平,徐培智,涂玉婷,楊林香,吳雪娜,林志軍
(廣東省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510640)
通過大田試驗(yàn)研究了灌施沼液對水稻產(chǎn)量、重金屬含量、土壤肥力和土壤環(huán)境質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,施用沼液能夠有效提高水稻籽粒產(chǎn)量和稻稈生物量;提高稻稈N、P、K含量和籽粒N含量,促進(jìn)N、P、K養(yǎng)分的累積。與無肥對照相比,隨著沼液用量的增加稻稈As含量有增加的趨勢,籽粒As以及稻稈和籽粒Pb含量沒有升高風(fēng)險,而稻稈和籽粒Cd含量隨沼液用量增加呈下降趨勢,稻稈和籽粒中Hg與Cr未檢出。施用沼液土壤有機(jī)質(zhì)得到明顯提高,改善土壤pH;而土壤重金屬Cd、Cr、As 、Pb、Hg含量均符合國家土壤質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值(GB 15618-1995),無重金屬污染風(fēng)險;但As、Cr含量與沼液呈顯著或極顯著正相關(guān),長期施用沼液有可能導(dǎo)致土壤As、Cr含量超標(biāo)。
沼液;水稻;產(chǎn)量;養(yǎng)分;土壤;重金屬
近年來我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,僅廣東2012年生豬出欄頭數(shù)達(dá)到3 736.18萬頭[1],畜禽養(yǎng)殖廢棄物急劇增加,給生態(tài)環(huán)境帶來沉重的壓力。目前通過沼氣工程處理畜禽糞便進(jìn)行資源化利用已經(jīng)成為一種主要的處理措施[2],然而產(chǎn)生大量的沼液需要一個合理的消解途徑,沼液中含有大量的N、P、K、中微量元素和多種氨基酸、維生素、水解酶類以及抗生素,是一種優(yōu)質(zhì)的植物養(yǎng)分資源[3],如果能夠直接進(jìn)行養(yǎng)分資源利用,則既可達(dá)到沼液消解的目的,又能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)肥源,一舉兩得。目前沼液回灌農(nóng)用的生產(chǎn)效果及生態(tài)效應(yīng)已成為研究熱點(diǎn)之一。研究表明沼液回田能有效提升土壤綜合肥力、提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[4-9];同時在農(nóng)作物抗逆[10]、抗?。?1]以及提高土壤酶活性、促進(jìn)土壤微生物生長方面也有較好的效果[12-15]。前人在水稻[16-17]上開展了灌施沼液的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)效應(yīng)研究,但在華南地區(qū)尤其是珠三角地區(qū)對主要的稻田農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相應(yīng)的研究鮮有報道。由于養(yǎng)殖業(yè)沼渣和沼液等廢棄物同時存在作物所需的養(yǎng)分以及重金屬[18-19],如長期灌溉回田利用有造成稻田土壤重金屬含量累積的風(fēng)險[20]。本研究采用華南地區(qū)普遍存在的稻田農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行沼液消解利用試驗(yàn),通過水稻生長情況、農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量以及土壤環(huán)境質(zhì)量的變化評估灌施沼液對稻田生態(tài)系統(tǒng)的影響,為沼液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的資源化利用提供參考依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)材料
供試沼液養(yǎng)分含量:N含量628.1 mg/L,P含量78.4 mg/L,K含量458.8 mg/L,pH 8.64;重金屬Pb、Cd、Cr、As、Hg含量分別為0.74 mg/L、50.8 μg/L、1.61 mg/L、0.47 μg/L和539.6 μg/L,pH 8.64。早稻和晚稻供試水稻品種均為廣東省農(nóng)科院水稻研究所提供的黃秀軟占。
試驗(yàn)于2013年在惠州市博羅縣湖鎮(zhèn)鎮(zhèn)進(jìn)行,在試驗(yàn)前(3月20日)采集水稻田0~20 cm耕層土壤測定其基本理化性質(zhì)為:有機(jī)質(zhì)22.31 mg/kg,堿解氮115.22 mg/kg,有效磷56.16 mg/kg,速效鉀78.41 mg/kg,pH值 5.03。
1.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)設(shè)不施肥對照及施沼液 200、400、600、800、1 000 m3/hm2等6個處理(分別用CK、ZY200、ZY400、ZY600、ZY800、ZY1000表示),每個處理3次重復(fù),小區(qū)面積40 m2,小區(qū)間起寬30 cm、高30 cm的田埂并用尼龍膜阻隔,小區(qū)之間設(shè)保護(hù)行寬2 m,保護(hù)行不施肥。水稻移栽前(早稻4月7日、晚稻8月7日)進(jìn)行沼液灌施,7 d后移栽水稻秧苗。
1.3 樣品采集和檢測分析
在水稻收獲期(早稻7月18日,平均氣溫30.1℃;晚稻11月20日,平均氣溫19.3℃)實(shí)收測產(chǎn),每個小區(qū)采集0~20 cm土樣,每個土樣采集10個樣點(diǎn)混合,風(fēng)干供土壤理化性質(zhì)測定和重金屬分析;每個小區(qū)分別采集稻稈和籽粒烘干進(jìn)行養(yǎng)分和重金屬分析。稻稈和籽粒養(yǎng)分含量及土壤理化性質(zhì)均參照魯如坤的方法[21]測定,其中水稻稈和籽粒(帶稻殼)重金屬(Cd、Cr、Pb、As、Hg)含量用HNO3-HClO4(4∶1)消解、石墨爐原子吸收分光光度法測定,土壤重金屬Pb、Cd、Cr用HF-HClO4-HNO3消解。原子吸收分光光度法[21]測定,As、Hg用硫酸-高錳酸鉀消解、冷原子吸收法[21]測定,土壤重金屬的檢測均從國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購買標(biāo)準(zhǔn)樣品為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量分析控制。水稻收獲指數(shù)計(jì)算公式為:
數(shù)據(jù)采用SAS 9.0和Excel 2003軟件分析。
2.1 施用沼液對水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分累積的影響
從表1可以看出,早稻和晚稻稻稈生物量均以CK最低,顯著低于其他處理。隨著沼液用量的增加稻稈生物量逐漸提高,ZY800處理較ZY200、ZY400、ZY600處理提高8.04%~10.02%,差異顯著;而ZY1000處理稻稈生物量達(dá)到4 909 kg/hm2,顯著高于其他處理。晚稻稻稈生物量隨著沼液用量的增加先升高后下降,至ZY800處理最高,顯著高于CK和ZY1000處理。早稻和晚稻籽粒產(chǎn)量均以CK最低,早稻隨著沼液用量的增加籽粒產(chǎn)量逐漸提高,至ZY800處理達(dá)到最高,顯著高于CK、ZY200和ZY400處理,而至ZY1000處理時籽粒產(chǎn)量略微下降;晚稻亦隨沼液用量的增加而提高,至ZY800處理達(dá)到最高產(chǎn)量,而繼續(xù)增加至ZY1000處理顯著下降,其中ZY800和 ZY600處理顯著高于CK、ZY200和 ZY1000處理。隨著沼液用量的增加,早稻和晚稻的收獲指數(shù)均呈下降趨勢,說明適量施用沼液促進(jìn)了水稻生長,但是過量施用至ZY1000處理時易導(dǎo)致產(chǎn)量和收獲指數(shù)下降。
在養(yǎng)分累積方面,早稻和晚稻對養(yǎng)分N、P、K的累積均以CK最低,隨沼液用量的增加養(yǎng)分累積逐漸提高,早稻和晚稻分別以ZY1000、ZY800處理養(yǎng)分N、P、K的累積達(dá)到最大值,其中早稻除ZY800處理P累積與ZY1000處理差異不顯著,其他處理N、P、K的累積均顯著低于ZY1000處理;晚稻ZY800處理養(yǎng)分N、P、K的累積均顯著高于CK和ZY200處理。此外,N累積顯著高于ZY400和ZY600處理,P累積顯著高于ZY1000處理,K累積顯著高于ZY400和ZY1000處理。
表1 施用沼液對水稻生長和養(yǎng)分累積的影響
2.2 施用沼液對稻稈和籽粒養(yǎng)分含量的影響
從表2可以看出,在稻稈養(yǎng)分含量方面,N含量隨著沼液用量的增加而持續(xù)提高,早稻以ZY1000處理顯著高于其他處理,其他處理之間無顯著差異;晚稻ZY800處理較CK、ZY200和ZY400處理顯著提高,而ZY1000處理顯著高于其他處理。P含量在早稻和晚稻試驗(yàn)均表現(xiàn)為ZY1000處理顯著高于其他處理,而其他處理之間無顯著差異。早稻K含量以ZY1000處理最高,顯著高于CK、ZY200和ZY400處理;晚稻以ZY600、ZY800、ZY1000處理最高,較CK提高20.20%~22.17%,差異顯著。
表2 施用沼液對稻稈和籽粒養(yǎng)分含量的影響
在籽粒養(yǎng)分含量方面,N含量隨著沼液用量的增加總體呈上升趨勢,早稻以ZY1000處理顯著高于其他處理,其他處理之間無顯著差異;晚稻ZY800處理較CK顯著提高,而ZY1000處理N含量最高,顯著高于其他各處理。P含量在早稻和晚稻均表現(xiàn)為各處理之間無顯著差異。K含量在早稻表現(xiàn)為各處理間無顯著差異,晚稻以ZY600處理K含量最高,而ZY1000處理K含量最低,較ZY600處理下降13.19%,差異顯著。
2.3 施用沼液對稻稈和籽粒重金屬含量的影響
從表3可以看出,早稻稻稈重金屬含量As、Cd和Pb在各個處理之間均表現(xiàn)為無顯著差異。晚稻稻稈重金屬As含量隨沼液用量提高而增加,ZY1000處理最高,顯著高于其他處理;Cd含量以CK最高,隨沼液用量的增加而下降,其中ZY400、ZY600、ZY800、ZY1000處理顯著低于CK和ZY200處理,ZY1000處理顯著低于其他各處理;Pb含量在各處理間無顯著差異。此外,與早稻相比,晚稻稻稈As和Cd含量
總體具有一定幅度升高。
表3 施用沼液對稻稈和籽粒重金屬含量的影響
在籽粒重金屬含量方面,早稻籽粒As含量在各處理間無顯著差異;晚稻籽粒As含量以CK和ZY200處理最高,隨沼液用量的增加總體呈下降趨勢,其中ZY800、ZY1000處理As含量較CK和ZY200處理顯著下降。Cd含量在早稻和晚稻均表現(xiàn)為隨沼液用量增加呈下降趨勢。早稻籽粒Cd含量以CK最高,其次為ZY200和ZY400處理,均顯著高于ZY800和ZY1000處理;晚稻籽粒Cd含量也以CK最高,其次為ZY200處理,均顯著高于ZY400、ZY600、ZY800、ZY1000處理。早稻籽粒Pb含量以CK最高,顯著高于施用沼液的處理,ZY1000處理最低;晚稻籽粒Pb 含量以CK和ZY600處理最高,ZY1000處理較CK和ZY600處理顯著下降。此外,與早稻相比,晚稻籽粒As、Cd和Pb含量總體均有提高。此外,在本試驗(yàn)中,早稻和晚稻的Cr、Hg含量均為痕跡或未檢出。
2.4 沼液用量與養(yǎng)分及重金屬含量相關(guān)性分析
將連續(xù)兩茬施用沼液后水稻稻稈和籽粒養(yǎng)分以及重金屬含量與沼液用量進(jìn)行簡單相關(guān)分析,結(jié)果見表4,稻稈N和K含量與沼液用量呈極顯著正相關(guān),籽粒N含量與沼液用量呈極顯著正相關(guān)。在重金屬含量方面,稻稈Cd和As含量與沼液用量分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和極顯著正相關(guān),籽粒Cd和As含量與沼液用量分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)。
表4 沼液用量與稻稈和籽粒養(yǎng)分含量相關(guān)性分析
2.5 施用沼液對土壤有機(jī)質(zhì)和重金屬含量的影響
從表5可以看出,種植早稻后,稻田土壤有機(jī)質(zhì)隨沼液用量的增加呈上升趨勢,與ZY200處理相比,ZY 600、ZY800、ZY 1000 處理土壤有機(jī)質(zhì)顯著提高;晚稻亦隨沼液用量總體呈上升趨勢,但各處理之間差異不顯著。早稻土壤酸度隨著沼液用量的增加而增加,ZY400處理土壤pH降低到5.49以下,與CK差異顯著;ZY800處理pH值下降至5.35以下,與ZY200處理差異顯著;ZY1000處理pH值下降至5.12,顯著低于其他處理。晚稻土壤pH值隨著沼液用量的
增加呈先升高后下降,ZY600處理達(dá)到最大值5.50,隨后下降,與其他處理相比,除ZY800處理外均顯著提高。
表5 施用沼液對土壤有機(jī)質(zhì)和重金屬含量的影響
在重金屬含量變化方面,早稻和晚稻土壤Pb和Cd含量在各處理間無顯著差異。土壤Cr含量在早稻以CK最高,隨沼液用量表現(xiàn)為下降趨勢,其中ZY800和ZY1000處理較CK顯著下降;晚稻除CK外表現(xiàn)為隨沼液用量的增加呈上升趨勢,以ZY1000處理最高,顯著高于ZY200處理,與其他處理相比提高不顯著。早稻和晚稻土壤Hg含量在各處理間無顯著差異。施用沼液在早稻土壤As含量有一定增加,其中ZY600和ZY800處理較CK顯著提高;晚稻土壤As含量處理間無顯著差異。
總體來說,在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的沼液用量下,連續(xù)施用2茬沼液,稻田土壤Cd、Cr和As含量都符合一級標(biāo)準(zhǔn)值(GB15618-1995);而土壤Pb和Hg含量符合二級標(biāo)準(zhǔn)值,未造成重金屬污染。
連續(xù)施用兩茬沼液土壤Cr和As含量與沼液用量分別呈極顯著和顯著正相關(guān),其他重金屬Pb、Cd和Hg含量與沼液用量相關(guān)性不顯著;而土壤有機(jī)質(zhì)和pH與沼液用量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)。
沼液含有豐富的有機(jī)和無機(jī)養(yǎng)分,同時含有多種生物活性物質(zhì),適量施用沼液具有提高作物產(chǎn)量的效果[4-9],本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)施用沼液水稻稻稈生物量較CK具有較為顯著的提高,籽粒產(chǎn)量較CK顯著增加,但沼液用量過高則會導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量下降,在收獲指數(shù)方面早稻以ZY800處理、晚稻以ZY600 最高。施用沼液能夠提高單位面積水稻N、P、K養(yǎng)分累積量,在早稻和晚稻分別以ZY1000和ZY800處理最高。在稻稈N、P、K養(yǎng)分含量方面隨沼液用量的增加而提高,至ZY1000處理顯著高于CK,稻谷籽粒N含量隨沼液用量增加而提高。水稻籽粒和稻稈N含量與沼液呈極顯著正相關(guān),稻稈K含量與沼液呈顯著正相關(guān)。此外,本試驗(yàn)中早稻和晚稻均在ZY800(施N量為502.5 kg/hm2)處理獲得最高籽粒產(chǎn)量,而其施N量明顯高于當(dāng)前廣東水稻生產(chǎn)施N(165~180 kg/hm2)[22]水平,這可能是由于本試驗(yàn)沼液為一次性灌溉施用,造成沼液中N素在水稻生育前期揮發(fā)損失量較高,從而出現(xiàn)了ZY800處理?xiàng)l件下水稻獲得最高產(chǎn)量而未徒長的結(jié)果。
施用沼液稻稈As含量有增加趨勢,而Jia等[23]研究發(fā)現(xiàn)土壤灌施沼液顯著提高了水稻植株體內(nèi)As含量,且與土壤水溶性C含量相關(guān);籽粒As含量在早稻各處理間無顯著變化,而在晚稻施用沼液籽粒As含量有下降的趨勢,出現(xiàn)稻稈和籽粒中As 含量變化趨勢不一致的原因可能是As在水稻稻稈和籽粒中的分配機(jī)制不同,有待進(jìn)一步研究。Cd含量在稻稈和稻谷籽粒中均表現(xiàn)為灌施沼液較CK下降,與史一鳴[24]的研究結(jié)果相似。Pb含量在稻稈中表現(xiàn)為無差異,而在稻谷籽粒中施用沼液總體較CK下降。在本試驗(yàn)條件下Cr 和 Hg為痕跡或未檢出。本試驗(yàn)結(jié)果表明,灌施沼液稻稈As含量有升高的風(fēng)險,稻谷籽粒As以及稻稈或稻谷的Cd和Pb含量沒有升高風(fēng)險。此外,本試驗(yàn)中稻稈和籽粒中Cr和Hg含量為痕跡或未檢出,說明施用沼液對這兩種重金屬吸收影響甚微,也可能與本試驗(yàn)采用的水稻品種累積量較低有關(guān)。
沼液含有豐富的有機(jī)物質(zhì),但大多易迅速氧化分解而損失,而伴隨大量N肥施入促進(jìn)了非自養(yǎng)微生物對有機(jī)碳的消耗,導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)累積量下降[25]。本試驗(yàn)中,隨沼液施用量的增加稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量提高,除早稻ZY200處理較ZY600、ZY800、ZY1000處理顯著下降外,晚稻沼液用量增加有機(jī)質(zhì)提高幅度并未達(dá)到顯著水平,與沼液施入氮素量大幅增加、加速土壤中非自養(yǎng)微生物活性、加劇了碳素消耗、導(dǎo)致隨沼液投入的易氧化有機(jī)物質(zhì)大量分解損耗有關(guān)。
土壤pH受母質(zhì)的影響很大,水肥管理也會對土壤pH產(chǎn)生影響[26]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)早稻施用沼液導(dǎo)致土壤酸化,與唐華等[5]的研究結(jié)果相似,而在晚稻表現(xiàn)為正相關(guān),與史一鳴[24]的研究結(jié)果相似,可能在早期沼液中有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸造成了土壤酸化,而到后期易分解有機(jī)質(zhì)分解殆盡,產(chǎn)生的有機(jī)酸較少而回落,其
沼液為堿性,總體表現(xiàn)為施用沼液pH呈上升趨勢。此外,CK在晚稻pH明顯下降,是否與早稻和晚稻土壤溫度變化導(dǎo)致土壤中鹽基飽和度或土壤膠粒上吸附性離子的解離度改變有關(guān),有待進(jìn)一步研究。ZY600、ZY800、ZY1000處理在早稻和晚稻土壤pH較為接近,可能與沼液中有機(jī)物質(zhì)含量的增加提高了土壤的緩沖性能而導(dǎo)致土壤pH相對趨于穩(wěn)定有關(guān)。
在本試驗(yàn)的沼液用量條件下,連續(xù)施用2茬沼液稻田土壤Cd、Cr和As含量都符合國家土壤質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)值;而土壤Pb和Hg含量符合國家土壤質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值,無重金屬污染風(fēng)險,與姜麗娜等[17]和倪亮等[27]研究結(jié)果一致。而相關(guān)分析表明,土壤As和Cr含量與沼液用量分別呈顯著和極顯著正相關(guān),長期灌施沼液可能會造成土壤As和Cr含量超標(biāo)風(fēng)險。
施用沼液能有效提高水稻產(chǎn)量和稻稈生物量,早稻和晚稻產(chǎn)量均以ZY800處理最高;施用沼液能提高水稻對養(yǎng)分的累積量,提高稻稈和籽粒N含量,提高稻稈K含量,促進(jìn)養(yǎng)分吸收;與不施肥處理相比,稻稈As含量有升高的風(fēng)險,籽粒As含量以及稻稈、籽粒的Cd和Pb含量沒有升高風(fēng)險。沼液回灌稻田可以有效提高土壤有機(jī)質(zhì),改善土壤pH值,在土壤重金屬含量方面連續(xù)施用2茬沼液土壤重金屬含量無顯著增加,均符合國家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),而長期施用沼液有可能出現(xiàn)As和Cr含量升高的風(fēng)險。
[1] 廣東省統(tǒng)計(jì)局國家統(tǒng)計(jì)局廣東調(diào)查總隊(duì).廣東統(tǒng)計(jì)年鑒2013[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2013:287.
[2] 李文哲,張波. 生物質(zhì)能源現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2006(11):1-5.
[3] 呂淑敏,曲小菲,王林華,等.不同沼液用量對夏玉米源庫代謝關(guān)鍵酶及產(chǎn)量影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2010,21(2):338-343.
[4] Gericke D,Bornemann L,Kage H,et al.
Modelling ammonia losses after field application of biogas slurry in energy crop rotations[J]. Water,Air & Soil Pollution,2012,223(1):29-47.
[5] 唐華,郭彥軍,李智燕. 沼液灌溉對黑麥草生長及土壤性質(zhì)的影響[J].草地學(xué)報,2011,19(6):939-942.
[6] 汪吉東,曹云,常志州,等. 沼液配施化肥對太湖地區(qū)水蜜桃品質(zhì)及土壤氮素累積的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報2013,19(2):379-386.
[7] 劉小剛,李丙智,張林森,等. 追施沼液對紅富士蘋果品質(zhì)及葉片生理效應(yīng)的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,16(3):105-108.
[8] 張璘瑋,伍鈞,楊剛,等. 豬糞沼液連續(xù)定位施用對油菜產(chǎn)量及菜籽品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014,33(3):562-568.
[9] 趙莉,于建光,常志州,周淑霞. 施用沼液對水芹產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 土壤,2014,46(1):94-99.
[10] 虞方伯,管曉進(jìn),趙子如,等. 沼氣發(fā)酵殘余物應(yīng)用于金絲小棗栽培的初步研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(2):345-347.
[11] Cao Y,Chang Z Z,Wang J D,et al. Potential use of anaerobically digested manure slurry to suppress phytophthora root rot of chilli pepper[J]. Scientia Horticulturae ,2014(168):124–131.
[12] 馮偉,管濤,王曉宇,等. 沼液與化肥配施對冬小麥根際土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2011,22(4):1007-1012.
[13] 郝鮮俊,洪堅(jiān)平,喬志偉. 沼液對甘藍(lán)連作土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報2011,17 (3):384-387.
[14] 耿晨光,段婧婧,李汛,等. 沼液的園林地消解處理利用及其對土壤微生物碳、氮與酶活性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,31(10):1965-1971.
[15] John J,Walsh J R,Gareth E J,et al. Fungal and bacterial growth following the application of slurry and anaerobic digestate of livesto CK manure to temperate pasture soils[J]. Biol Fertil Soils,2012(48):889–897.
[16] 唐微,伍鈞,孫百曄,等. 沼液不同施用量對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2010,29(12):2268-2273.
[17] 姜麗娜,王強(qiáng),陳丁江,等.沼液稻田消解對水稻生產(chǎn)、土壤與環(huán)境安全影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2011,30(7):1328-1336.
[18] 黎鑫林,熊忠華,劉勇,等. 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)沼肥養(yǎng)分及重金屬狀況研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,36(6):1387-1392.
[19] 魏世清,蒲小東,李金懷,等. 豬場糞污厭氧發(fā)酵前后理化特性及重金屬含量變化分析[J].中國沼氣,2014,32(6):40-43.
[20] 柳開樓,李大明,黃慶海,等. 紅壤稻田長期施用豬糞的生態(tài)效益及承載力評估[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47(2):303-313.
[21] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1999.
[22] 彭智平,趙秉強(qiáng). 廣東省作物專用復(fù)混肥料農(nóng)藝配方[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2014: 60-61.
[23] Jia Y,Sun G X,Huang H,et al. Biogas slurry application elevated arsenic accumulation in rice plant through increased arsenic release and methylation in paddy soil[J]. Plant Soil,2013(365):387-396.
[24] 史一鳴. 稻田生態(tài)系統(tǒng)消解沼液的潛力及風(fēng)險評估[D]. 杭州:浙江大學(xué),2010.
[25] 王文靜,魏靜,馬文奇,等. 氮肥用量和秸稈根茬碳投入對黃淮海平原典型農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)積累的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2010,30(13):3591-3598.
[26] 黃昌勇. 土壤學(xué)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000:171-178.
[27] 倪亮,孫廣輝,羅光恩,等. 沼液灌溉對土壤質(zhì)量的影響[J]. 土壤,2008,40(4):608-611.
(責(zé)任編輯 楊賢智)
Effects of paddy field disposal of biogas slurry on rice production,soil fertility and environmental safety
HUANG Ji-chuan,PENG Zhi-ping,XU Pei-zhi,TU Yu-ting,YANG Lin-xiang,WU Xue-na,LIN Zhi-jun
(Institute of Agricultural Resources and Environment,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/ Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region,Ministry of Agriculture,Guangzhou 510640,China)
The effects of paddy field disposal of biogas slurry on rice production,heavy metal content in rice grain and straw,soil fertility and environment quality were investigated in field experiment with treatments of control(no fertilizer input) and different dosage of biogas slurry (200,400,600,800,1 000 m3/hm2). Results showed that yield of rice grain and straw increased with biogas slurry application,the concentration of nitrogen(N),phosphorus(P) and potassium(K) in rice straw and the concentration of N in rice grain enhanced,therefore,the accumulation of N,P and K were improved. With biogas slurry dosage increased,the concentration of arsenic(As) in rice straw enhanced compared to control,while the concentration of As in rice grain and lead (Pb) in rice grain and straw were not improved,however,the concentration of cadmium (Cd) in rice grain and straw decreased. The mercury (Hg) and chrome (Cr) were not detected in rice grain and straw in this experiment. Furthermore,the soil organic matter was enhanced with biogas slurry application,soil pH was improved compared to control. In addition,the contents of Cd,Cr,As,Pb and Hg in soil were lower than the corresponding limitations in the National Soil Environment Quality Standards (GB 15618-1995),there was no risk of heavy metal contamination. However,there were significant and markedly significant positive correlations between soil As,Cr concentration and dosage of biogas slurry,respectively. Thus,it should not be neglected that long-term amended with biogas slurry would lead to environment pollution due to As and Cr accumulation.
biogas slurry;rice;yield;nutrient;soil;heavy metal
S145.2
A
1004-874X(2016)10-0069-08
2016-07-29
廣東省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2012A020100003,2014B090904068)
黃繼川(1981-),男,在職博士生,副研究員,E-mail:huangkuang_2002@aliyun.com
彭智平(1964-),男,研究員,E-mail:ytifei@aliyun.com
黃繼川,彭智平,徐培智,等. 沼液稻田消解對水稻生產(chǎn)、土壤肥力及環(huán)境安全的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,43(10):69-76.